KR20080109722A - 무연 비스무트 유리 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 패턴화의 정밀도의 감소가 방지되는 무연 비스무트 유리를 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명은 상기 무연 비스무트 유리가 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 대해 사용되며, 365㎚의 파장을 갖는 빛에 대한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1인 것을 특징으로 하는, 무연 비스무트 유리를 제공한다.

무연 비스무트 유리, 광학 패턴화 유리 재료

Description

무연 비스무트 유리{LEAD-FREE BISMUTH GLASS}

본 발명은 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 사용되는 무연(lead-free) 비스무트 유리에 관한 것이다.

공간 절약 및 에너지 절약에 대한 최근의 증가하는 요구로 인하여, 음극선-관 화상 디스플레이 장치(이후 "CRT"라 불림) 대신으로 디스플레이 패널이 사용되고 있다. 예를 들어, 플라즈마 디스플레이 패널(이후 "PDP"라 칭함) 및 전계 발광 디스플레이(이후 "FED"라 불림)가 널리 사용된다.

상기된 PDP 및 FED에 있어, 표면에 전극을 갖는 두 조각의 유리판이 전면 및 배면에 사용되며, 전극을 갖는 상기 표면들은 서로에 대해 대향한다. PDP에 있어, 보통, 전극은 유리판의 배면 상에 스트라이프 모양으로 형성되며, 유리로 만들어진 배리어가 상기 전극들 사이에 배치된다. 또한, 유리판의 전면 상의 전극은 배면 상의 전극에 대해 직교하는 방향으로 스트라이프 모양으로 형성된다. 전면 및 배면 상의 상기 전극들은 대개 유전체층이라 불리는 유리 층으로 코팅된다. 디스플레이 셀은 상기 전면 유리, 배면 유리 및 배리어에 의해 한정되며, 상기 디스플레이 셀 상에 배치되는 형광 물질을 전극 사이에서 플라즈마 방전에 의한 발광에 의해 표시한다.

또한, FED에서, 전자는, 배면 상의 전극(음극)으로부터 전면 상의 전극(양극)으로 픽셀로써 방출되고, 양극 상에 코팅된 형광 물질에 충돌함으로써, 화상을 표시한다. 보통, 음극은 유리판 상에 제조된 유전체층 상에 형성되며, 음극 이외의 전극은 유전체층으로 코팅된다. 상기 유전체층은 전극 및 그들의 라인을 코팅함으로써 전기적 방전을 방지하는 절연막이 된다. 유전체층은, 일반적으로 유리 페이스트 등을 사용하는 후막(thick film) 기법으로 제조된다.

따라서, PDP의 배리어 및 유전체층 그리고 FED의 유전체층에 사용되는 유리가 고-정밀도로 생산되는 것이 추구된다. 예를 들어, 포토 리소그래피에 의한 유리의 패턴화가 적용된다. 보통, 포토 리소그래피에 의한 상기 패턴화는, 광학적-불용화형 감광성 수지 또는 광학적-가용화형 감광성 수지를 분말 형태의 유리(분말화 유리)와 혼합한 감광성 유리 페이스트 또는 감광성 그린 시트(green sheet)와 같은 광학 패턴화 유리 재료를 사용한다. 예를 들어, FED의 유전체층이 광학적-불용화형 감광성 수지를 사용한 감광성 그린 시트를 사용하여 형성되는 경우, 상기 감광성 그린 시트는 유리 기판 상이 적층되고, 유전체층 형성 부분에만 빛이 투과되도록 제조된 포토 마스크가 추가로 적층된다. 이어서, 수은 램프를 사용하여 i 라인이라 불리는 365㎚의 파장을 갖는 빛을 조사함으로써, 유전체층 형성 부분 상의 감광성 수지가 빛에 노출되어, 상기 수지를 불용성이 되도록 하고, 용매를 사용함으로써 가용성 부분을 제거하고, 소성 부분을 소성시킨다.

통상적으로, PDP 및 FED의 전면 및 배면 상의 유리 기판은 소다 석회 유리 및 알칼리의 함량이 감소된 높은 변형점(distortion point)을 갖는 유리를 사용한 다. 따라서, 상기 광학 패턴화 유리 재료가 보다 저온에서 소성될 수 있고, 상기 광학 패턴화 유리 재료에 사용되는 유리가 낮은 연화 온도(연화점)를 갖는 것이 추구된다. 낮은 연화점을 갖는 유리에 관하여, 예를 들어, 일본 공개 제H08-119725호는 주성분으로서 PbO를 갖는 낮은 융점의 유리를 PDP의 배리어에 대해 사용함을 개시하고 있다.

최근, 증가하는 환경 보호에 대한 자각으로 인하여, 전기 장비 및 전자 장치에서 무연 제품이 소망되고 있다. 일본 공개 제H11-92168호는 주성분으로서 PbO를 갖는 유리 대신 무연 알루미노-보로실리케이트 유리가 사용됨을 개시하고 있다.

하지만, 무연 알루미노-보로실리케이트 유리의 연화점을 충분히 감소시키는 것은 어렵다. 일본 공개 제H11-92168호에 개시된 유리에 관하여, 소다 석회 유리 또는 알칼리 함량이 감소된 높은 변형점을 갖는 유리 상에 소성되기에 적합한 낮은 연화점을 갖는 유리를 수득하는 것은 어렵다.

일본 공개 제2003-128430호는 무연 알루미노-보로실리케이트 유리보다 낮은 연화점을 갖는 유리를 용이하게 수득할 수 있는 무연 비스무트 유리를 사용함으로써, PDP의 배리어 및 유전체층이 형성되는 것이 개시되고 있다. 하지만, 무연 비스무트 유리를 사용하여 분말화 유리를 형성하고, 상기 분말화 유리를 감광성 수지와 혼합하여 감광성 유리 페이스트 및 감광성 그린 시트와 같은 광학 패턴화 유리 재료를 형성하는 경우, 패턴화의 정밀도가 감소된다. 예를 들어, 광학적-불용화형 감광성 수지가 감광성 수지로서 사용되는 경우, 패턴이 포토 마스크보다 두꺼워지는 경향이 있다. 한편, 광학적-가용화형 감광성 수지가 사용되는 경우, 패턴이 포 토 마스크보다 얇아지는 경향이 있다.

환언하면, PDP의 배리어 및 유전체층 그리고 FED의 유전체층을 형성하는데 사용되는 광학 패턴화 유리 재료에서, 통상의 무연 비스무트 유리는 광학 패턴화 유리 재료의 패턴화 정밀도를 감소시키는 단점을 갖는다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 패턴화의 정밀도 감소를 방지하는 무연 비스무트 유리를 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자들은 광학 패턴화 유리 재료에 사용되는 무연 비스무트 유리를 연구하여, 상기 무연 비스무트 유리가, 알루미노-보로실리케이트 유리 및 주성분로서 PbO를 갖는 유리보다 높은 굴절률을 가짐을 측정하였다. 이들은 또한, 상기 사실로 인하여, 포토 마스크의 빛 투과 부분을 통해 투과된 빛이 확산되고, 그 결과로서, 포토 마스크에 의해 빛으로부터 차폐되어야만 하는 부분이 빛에 노출됨을 측정하였다. 더 나아가, 상기 무연 비스무트 유리가 소정의 광학-흡수 계수를 갖는 경우, 상기 빛 확산을 방지하고 패턴화 정밀도의 감소를 방지하는 것이 가능하다. 그 결과, 본 발명이 완성되었다.

본 발명의 한 특징부는 상기된 문제를 해결하며, 무연 비스무트 유리에 관한 본 발명은, 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 사용되며, 365㎚의 파장의 빛에 대한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1임을 특징으로 한다.

본원에 기술된 바와 같이, 광학-흡수 계수(α:cm^-1)는, 람버트-비어(Lambert-Beer)의 법칙(하기된 식 1)을 사용하여, 빛이 유리를 통해 투과된 후의 투과 광 강도(I) 및 빛이 유리를 통해 투과되기 전의 입사광 강도(IO)의 분율의 자연 로그 그리고 유리 두께(d:cm)로부터 수득된 값이다. 예를 들어, 상기 값은, 수십 ㎛의 두께로 분말화 유리를 소성시킴으로써 유리 박엽(thin leaf)을 제조하고, 마이크로미터를 사용하여 상기 유리 박엽의 두께(d)를 측정하고 동시에 분광광도계를 사용하여 유리 박엽의 광 투과율(IO/I)를 측정함으로써, 얻어질 수 있다.

α = (1/d)·log(IO/I) ········(식 1)

본 발명의 추가의 특징부에서, 무연 비스무트 유리는, 본 발명의 무연 비스무트 유리가 40 내지 80중량％(산화물 환산의 중량％임; 이후 상기와 동일함)의 Bi₂O₃, 1 내지 20중량％의 SiO₂, 0.5 내지 10중량％의 Al₂O₃, 5 내지 20중량％의 B₂O₃, 1 내지 20중량％의 ZnO, 0 내지 5중량％의 ZrO₂ 및 0 내지 15중량％의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하고, 0.1 내지 2 중량％의 광학-흡수 성분인 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물 중의 것을 추가로 함유하는 것을 특징으로 한다.

추가의 특징부에서, 무연 비스무트 유리의 광학-흡수 성분은, 산화물 환산의 중량 %로 0.1 내지 1중량％의 Fe 산화물을 함유한다. 본 발명의 부가적 특징부에서, 무연 비스무트 유리의 광학-흡수 성분은, 산화물 환산의 중량%로 0.5 내지 2 중량％의 Ti 산화물 및 Co 산화물의 적어도 1종을 함유한다.

본 발명의 한 특징부에서, 무연 비스무트 유리는 분말 형태로 형성되고, 상기 무연 비스무트 유리를 감광성 수지와 혼합함으로써 광학 패턴화 유리 재료에 사용된다.

본 발명의 또 다른 특징부에서, 무연 비스무트 유리의 상기 광학 패턴화 유리 재료가 감광성 유리 페이스트이다. 본 발명의 추가적 특징부에서, 무연 비스무트 유리의 광학 패턴화 유리 재료는 감광성 그린 시트이다.

또한, 본 발명의 한 특징부에서, 광학 패턴화 유리 재료는, 무연 비스무트 유리가 분말의 형태인 분말형 유리와 혼합된 감광성 수지를 함유한다. 또한, 본 발명의 한 특징부에서, 광학 패턴화 유리 재료가 디스플레이 패널의 유전체층을 형성하는데 사용된다.

본 발명에 따라, 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 사용되는 무연 비스무트 유리에 있어서, 365㎚의 파장을 갖는 빛에 대한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1이기 때문에, i 라인과 같은 빛의 확산을 방지하고, 광학 패턴화 유리 재료의 패턴화 정밀도의 감소를 방지하는 것이 가능하다.

또한, 상기 무연 비스무트 유리가 40 내지 80중량％의 Bi₂O₃, 1 내지 20중량％의 SiO₂, 0.5 내지 10중량％의 Al₂O₃, 5 내지 20중량％의 B₂O₃, 1 내지 20중량％의 ZnO, 0 내지 5중량％의 ZrO₂ 및 0 내지 15중량％의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하고, 0.1 내지 2 중량％의 광학-흡수 성분인 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물 중의 것을 추가로 함유할 때, 상기 무연 비스무트 유리의 연화 온도를 580℃ 이하로 감소시키는 것이 가능하며, 이는 높은 변형점을 갖는 유리의 실제 열 처리 최대 온도(보통, 600℃)보다 충분히 낮다. 그 결과로서, 광학 패턴화 유리 재료는 PDP의 배리어 및 유전체층 및 FED의 유전체층을 형성하는데 적합하게 된다.

또한, 상기 무연 비스무트 유리가 사용되는 광학 패턴화 유리 재료는, 알루미노-보로실리케이트 유리가 사용되는 경우보다 낮은 온도에서 소성될 수 있고, 정교한 패턴이 탁월한 가공성으로 형성될 수 있다.

발명의 상세한 설명

비-제한적 예로서 광학 패턴화 유리 재료를 사용하여 본 발명의 구현예가 기술될 것이다.

본 발명의 광학 패턴화 유리 재료는 감광성 수지 및 무연 분말화 유리를 함유한다. 상기 분말화 유리는 무연 비스무트 유리를 미세 분말로 파쇄함으로써 제조되며, 상기 분말화 유리에 사용되는 무연 비스무트 유리는 365㎚의 파장을 갖는 빛에 대해 300 내지 3000㎝^-1의 광학-흡수 계수를 갖는다. 무연 비스무트 유리의 광학-흡수 계수가 상기된 범위인 이유는, 광학-흡수 계수가 300㎝^{- 1}미만인 경우, 빛 확산 방지 효과가 충분하지 못하여, 광학 패턴화 유리 재료의 패턴화 정밀도가 감소되기 때문이다. 한편, 광학-흡수 계수가 3000㎝^-1 초과인 경우, 광학 패턴화 유리 재료의 두께의 방향에서 빛 투과 성질이 상당히 감소되기 때문이, 무연 비스무트 유리가 사용될 수 없다. 이 경우, 예를 들어, 빛이 조사되는 부분에서 패턴화 유리 재료의 감광성(감광성 수지의 불용화 또는 가용화)이 불충분하고, 패턴화의 정밀도가 감소된다. 상기된 사항들에 기초하여, 상기 광학-흡수 계수가 500 내지 2500㎝^-1인 것이 바람직하다.

빛 조사에 의해 불용화 또는 가용화되는 통상의 감광성 수지를 상기된 감광성 수지로 사용할 수 있다. 빛 조사에 의해 불용화되는 광학적-불용화형 감광성 수지의 예는 분자 내에 1종 이상의 불포화 기를 갖는 모노머 또는 올리고머와 중합체의 혼합물, 감광성 재료 예컨대 방향족 기 디아조 화합물 및 유기 할로겐 화합물과 중합체의 혼합물, 광반응성(감광성) 기가 중합체 및 소위 디아조 수지에 대해 그라프트된 그라프트 중합체를 포함한다.

또한, 광학적-가용화형 감광성 재료의 예는 디아조 화합물과 무기 염 또는 유기 산의 복합체, 퀴논 디아조 기와 중합체의 혼합물 및 페놀 및 노볼락 수지의 나프토퀴논 1,2-디아지드-술포네이트 에스테르와 같은 퀴논 디아조 기와 중합체의 혼합물을 포함한다.

상기된 무연 비스무트 유리에 관하여, 40 내지 80중량％ (산화물 환산의 중량％임; 이후 상기와 동일함)의 Bi₂O₃, 1 내지 20중량％의 SiO₂, 0.5 내지 10중량％의 Al₂O₃, 5 내지 20중량％의 B₂O₃, 1 내지 20중량％의 ZnO, 0 내지 5중량％의 ZrO₂ 및 0 내지 15중량％의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하고, 광학-흡수 성분인 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물 중의 것을 추가로 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기된 조성을 갖는 무연 비스무트 유리를 사용함으로써, 분말화 유리의 연화 온도를 580℃ 이하로 감소시키는 것이 가능하며, 이는 높은 변형점을 갖는 유리의 실제 열 처리 최대 온도(보통, 600℃)보다 충분히 낮다. 그 결과, 광학 패턴화 유리 재료는 PDP의 배리어 및 유전체층 그리고 FED의 유전체층의 형성에 적합하게 된다.

상기된 Bi₂O₃는 580℃ 이하의 연화점을 갖는 무연 비스무트 유리를 수득하는데 필수적이다. Bi₂O₃의 함량이 40 내지 80중량％인 이유는, 함량이 40중량％ 미만인 경우, 수득된 무연 비스무트 유리의 연화점이 580℃를 초과하여 증가되고, 함량이 80중량％ 초과인 경우, 무연 비스무트 유리가 용이하게 결정화되어 유리를 소성시키는 것이 곤란하다.

SiO₂ 및 Al₂O₃는 유리 형성 영역을 확장하고 유리를 안정화시키는데 필수적인 화합물이다. SiO₂의 함량이 1 내지 20중량％이고 Al₂O₃의 함량이 0.5 내지 10중량％인 이유는, 상기 화합물들의 함량이 상기 범위를 벗어난 경우, 무연 비스무트 유리가 불안정해지기 때문이다. 또한, 함량이 최대 한계 초과인 경우, 무연 비스무트 유리의 연화점이 580℃를 초과하여 증가된다.

상기된 B₂O₃는 또한 580℃ 이하의 연화점을 갖는 무연 비스무트 유리를 수득하는데 필수적인 화합물이다. B₂O₃의 함량이 5 내지 20중량％인 이유는, B₂O₃가 또한 유리의 안정화에 효과적이며, 무연 비스무트 유리의 연화점을 감소시키는 효과를 갖기 때문이다. 함량이 5중량％ 미만인 경우, 수득된 무연 비스무트 유리가 불안정해질 수도 있다. 또한, 함량이 20중량％를 초과하는 경우, 무연 비스무트 유리의 연화점이 580℃를 초과하여 증가된다.

상기된 ZnO는 또한 유리의 안정화에 필수적인 화합물이다. ZnO의 함량이 1 내지 20중량％인 이유는, 함량이 1중량％ 미만인 경우, 수득된 무연 비스무트 유리가 불안정해지고, 함량이 20 중량％ 초과인 경우, 수득된 무연 비스무트 유리가 결정화를 초래하기 쉽기 때문이다.

상기된 ZrO₂는 본 구현예의 무연 비스무트 유리에 대해 임의적으로 선택되고, 유리의 점도 및 열 팽창 계수를 조정하는데 효과적인 화합물이다. 하지만, ZrO₂의 함량이 5중량％ 초과인 경우, 결정이 유리에 석출될 수 있다. 따라서, 함량이 5 중량％ 이하인 것이 바람직하다.

상기된 알칼리토류 금속 산화물, 즉, MgO, CaO, BaO 및 SrO은 또한 본 발명의 무연 비스무트 유리에 대해 임의적으로 선택되며, 유리의 안정화 및 융점의 감소에 효과적인 화합물이다. 하지만, 이들 알칼리토류 금속 산화물의 함량이 증가된 경우, 유리의 연화점이 증가될 수 있고 유리가 불안정화될 수도 있다. 따라서, 상기 알칼리토류 금속 산화물의 총 함량은 바람직하게는 15중량％ 이하이다.

Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물을 포함하는 산화물은 광학-흡수 화합물이다. 무연 비스무트 유리가 상기 산화물을 함유하는 경우, 365㎚의 파장에 대한 무연 비스무트 유리의 광학-흡수 계수가 증가된다. Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물의 총 함량은, 상기 무연 비스무트 유리의 연화점이 580℃ 이하이고 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^{- 1}이도록, 산화물 환산의 중량%로 0.1 내지 2중량％이다. Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물의 총 함량이 상기된 범위인 이유는, 상기 함량이 산화물 환산의 중량%로 0.1 중량％ 미만인 경우, 또는 2 중량％ 초과인 경우, 무연 비스무트 유리의 연화점이 580℃ 이하일 수 없으며, 또한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1일 수 없다.

여기서, 상기된 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물로서 V, Fe, Ni 및 Mo가 사용되는 경우, 함량은, 산화물 환산의 중량%로, 바람직하게는 0.1 내지 1중량％, 더욱 바람직하게는, 함량은 0.2 내지 0.5중량％이다. Ti, Cr, Co, Ce, Sm 및 Eu가 사용되는 경우, 함량은, 산화물 환산의 중량%로, 바람직하게는 0.5 내지 2중량％, 더욱 바람직하게는, 함량은 1 내지 2중량％이다. 상기된 산화물 중에서, Ti, Co 또는 Fe를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, Fe가 사용되는 경우, Fe는 저렴할 뿐 아니라, 유리의 물성에 대한 그의 영향을 한정하면서, 유리의 광학-흡수 계수를 용이하게 제어하는 탁월한 효과를 갖는다. 또한, 상기된 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu가 각각 Ti^{4 +}, V^{3 +}, Cr^{6 +}, Co^{2 +}, Fe^{3 +}, Ni^{2 +}, Mo^{3 +}, Ce^{4 +}, Sm^{3 +} 및 Eu^{2 +}의 원자가를 갖는 것이 바람직하다.

분말화 유리가 상기된 조성을 갖는 무연 비스무트 유리로부터 형성되는 경우, 모든 원료들을 혼합하고, 예를 들어 1000 내지 1100℃에서 용융시킴으로써 균일한 유리를 수득한다. 이어서, 수득된 유리를, 밀(mill)과 같은 파쇄 수단을 사용하여 파쇄시킴으로써, 균일한 물성을 갖는 무연 분말화 유리를 제조한다. 여기서, 상기 유리를 산화 분위기에서 용융시킴으로써, 무연 비스무트 유리 내의 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물이 Ti^{4 +}, V^{3 +}, Cr^{6 +}, Co^{2 +}, Fe^{3 +}, Ni^{2 +}, Mo^{3 +}, Ce^{4 +}, Sm^{3 +} 및 Eu^{2 +}의 원자가를 갖는 산화물로서 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 상기된 조성, 감광성 수지 및 용매로 제조된 분말화 유리를 사용함으로써, 감광성 유리 페이스트를 제조하는 것이 가능하다. 대안적으로, 상기 페이스트가 슬러리 형태로 변화된 후, 상기된 감광성 유리 페이스트로부터 시트를 제조함으로써 감광성 그린 시트를 제조하는 것이 가능하다.

이후, 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 기술될 것이다. 하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지는 않는다.

( 실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2)

표 1에 나타낸 조성을 갖도록 원료들을 배합했다. 상기 원료를 혼합한 후, 이들을 1000 내지 1100℃에서 1 내지 2 시간 동안 용융시켰다. 용융된 유리를 스테인레스 스틸로 제조된 냉각 롤러에서 급속 냉각시킴으로써 유리 플레이크를 수득했다. 이후, 유리 플레이크를 파쇄하고, 이들을 평균 입자 직경이 0.5 내지 1.5㎛이 되도록 분류함으로써, 각 실시예 및 비교예의 무연 비스무트 유리를 제조했다. 또한, 상기된 분말화 유리를, 결합제 수지, 광중합 다관능성 모노머, 광중합 프로 모터 및 광중합 개시제로 만들어진 광학-불용성 감광성 수지와 혼합함으로써, 감광성 유리 페이스트를 제조한다. 이어서, 수득된 감광성 유리 페이스트를 유리 기판(높은 변형점을 갖는 유리, 아사히 글라스 코퍼레이션(Asahi Glass Co.) 제조, "PD-200") 상에서, 각각 2회, 스크린 인쇄하고 건조하여, 유리 기판이 소성 과정 후 20㎛의 두께를 갖도록 했다. 상기 건조 과정은 100℃에서 30 내지 45분 동안 열풍로(hot-air furnace)를 사용하여 수행되었다. 상기된 방식으로 수득된 건조된 유리 페이스트 필름을, 광원으로서 고압 수은 램프를 사용한 노출 장비를 사용하여, 50 내지 500mJ/㎠의 노출량으로 빛에 노출시켰다. 이후, 노출된 유리 페이스트를 알칼리-현상하고, 물로 세척하고, 건조시킨 후, 이어서 소성시켰다. 여기서, 유리 페이스트 필름을 30분 동안 520 내지 560℃에서 소성하였으며, 이때, 유리 기판은 열에 의해 변형되지 않았고, 그 결과, 20㎛의 두께를 갖는 유리 필름이 유리 기판상에 형성되었다.

(평가)

1) 광학-흡수 계수

히타치 하이테크놀로지스 코퍼레이션, 리미티드(Hitachi High-technologies Co., Ltd.)(모델명 "U-3010(적분구가 없음)")제조의 분광광도계를 사용하여, 365㎚의 파장을 갖는 빛의 빛 투과율(I/IO: 여기서, "IO"는 입사 광 강도를 나타내고, "I"는 투과 광 강도를 나타냄)을, 각각의 실시예 및 비교예의 분말화 유리를 사용하여 형성된, 20㎛의 두께를 갖는 유리 필름상에서 측정하였다. 빛 투과율(I/IO) 및 유리 필름의 두께(d: 2×10^-3㎝)에 기초해, 하기된 식 (2)를 사용하여, 광학-흡수 계수(α:㎝^-1)를 수득했다. 결과는 표 1에 나타낸다.

α = (1/d)·log(IO/I) ········(식 2)

2) 연화점

리가쿠 코퍼레이션, 리미티드(Rigaku Co., Ltd.)(모델명: "TG-8120")가 제조한 DTA를 사용하여, 시차 열 분석을 20℃/분의 온도 상승율로 공기 분위기에서 각각의 실시예 및 비교예의 분말화 유리에 대해 수행하였고, 접선법에 의하여, 용융 과정 동안 흡열 피크가 종결되는 지점을 수득하여, 연화점을 결정하였다.

3) 섬세도

스크린 인쇄법을 사용함으로써, 각각의 실시예 및 비교예의 분말화 유리를 높은 변형점을 갖는 유리(아사히 글라스 제조, "PD-200") 상에 인쇄 및 건조시켰다. 그 후, 포토 리소그래피를 사용하여, 약 50㎛의 선 폭, 약 20㎛의 높이 및 약 220㎛의 피치(pitch)를 갖는 패턴을, 건조된 분말화 유리 상에 띠 모양으로 형성시키고, 이어서 이를 520 내지 560℃의 공기에서 30분 동안 소성시켰다. 상기된 방식으로 수득된 샘플을 평가했다. 샘플의 섬세도는, 광학 현미경을 사용하여 선 폭 및 높이 또는 패턴을 관찰함으로써 평가되었다. 45㎛ 미만의 선 폭을 갖는 샘플은 "×"로 간주되고, 45㎛ 이상 50㎛ 미만의 선 폭을 갖는 샘플은 "○"로 간주되고, 50㎛ 이상의 선 폭을 갖는 샘플은 "○○"로 간주된다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	비교예 1	비교예 2
연화점 (℃)	548	505	507	489	503	508	513	504	503	534
섬세도	○○	○○	○○	○	○○	○	○○	○○	×	×

상기된 바와 같이, 상기 무연 비스무트 유리가 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 사용되며, 365㎚의 파장을 갖는 빛에 대한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1임을 특징으로 하는 무연 비스무트 유리를 사용함으로써, 탁월한 섬세도를 갖는 패턴화를 적용하는 것이 가능하다. 즉, 상기 무연 비스무트 유리가 사용되는 경우, i 라인과 같은 빛의 확산이 방지됨이 발견되었다. 또한, 상기된 무연 비스무트 유리가 40 내지 80중량％의 Bi₂O₃, 1 내지 20중량％의 SiO₂, 0.5 내지 10중량％의 Al₂O₃, 5 내지 20중량％의 B₂O₃, 1 내지 20중량％의 ZnO, 0 내지 5중량％의 ZrO₂ 및 0 내지 15중량％의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하고, 0.1 내지 2중량％의 광학-흡수 성분인 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물 중의 것을 추가로 함유하는 경우, 상기 무연 비스무트 유리의 연화 온도는 높은 변형점을 갖는 유리의 열 처리에 대한 최대 온도(보통, 600℃)보다 충분히 낮은 온도인 580℃ 이하일 수 있고, 상기 광학 패턴화 유리 재료는 PDP의 배리어 및 유전체층 그리고 FED의 유전체층 형성에 적합할 수 있음이 발견되었다.

Claims (9)

1. 빛 조사에 의해 패턴화되는 광학 패턴화 유리 재료에 사용되며, 365㎚의 파장을 갖는 빛에 대한 광학-흡수 계수가 300 내지 3000㎝^-1인 것을 특징으로 하는, 무연 비스무트 유리.
2. 제 1 항에 있어서, 40 내지 80 중량％(산화물 환산의 중량％임; 이후 동일함)의 Bi₂O₃, 1 내지 20 중량％의 SiO₂, 0.5 내지 10 중량％의 Al₂O₃, 5 내지 20 중량％의 B₂O₃, 1 내지 20 중량％의 ZnO, 0 내지 5 중량％의 ZrO₂ 및 0 내지 15 중량％의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하고, 0.1 내지 2 중량％의 광학-흡수 성분인 Ti, V, Cr, Co, Fe, Ni, Mo, Ce, Sm 및 Eu의 산화물 중의 것을 추가로 함유하는 무연 비스무트 유리.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광학-흡수 성분이 산화물 환산의 중량%로 0.1 내지 1 중량％의 Fe 산화물을 함유하는 무연 비스무트 유리.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광학-흡수 성분이 산화물 환산의 중량%로 0.5 내지 2 중량％의 Ti 산화물 및 Co 산화물의 적어도 1종을 함유하는 무연 비스무트 유리.
5. 제 1 항에 있어서, 분말 형태로 형성되고, 상기 무연 비스무트 유리를 감광성 수지와 혼합함으로써 상기 광학 패턴화 유리 재료에 사용되는 무연 비스무트 유리.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 광학 패턴화 유리 재료가 감광성 유리 페이스트인 무연 비스무트 유리.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 광학 패턴화 유리 재료가 감광성 그린 시트(green sheet)인 무연 비스무트 유리.
8. 제 1 항에 기재된 무연 비스무트 유리가 분말의 형태인 분말형 유리와 혼합된 감광성 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는, 광학 패턴화 유리 재료.
9. 제 8 항에 있어서, 디스플레이 패널의 유전체층을 형성하는데 사용되는 광학 패턴화 유리 재료.